膜分离技术及机理课件.ppt

《膜分离技术及机理课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三节膜分离技术及应用微滤、超滤、纳滤、反渗透相同点：①以膜两侧压力差为推动力；②按体积大小而分离；③膜的制造方法、结构和操作方式都类似。微滤、超滤、纳滤、反渗透区别：膜孔径：微滤0.1-10m>超滤0.01-0.1>纳滤0.001-0.01m>反渗透小于0.001m分离粒子：微滤截留固体悬浮粒子，固液分离过程；超滤、纳滤、反渗透为分子级水平的分离；分理机理：微滤、超滤和纳滤为截留机理，筛分作用；反渗透机理是渗透现象的逆过程：压差：微滤、超滤和纳滤压力差约为0.1-0.6MPa2一、扩散渗析（diffusiondialysis）1、渗析：把水溶液中溶剂透过半透膜而溶质

2、被截留的现象称为渗析。半透膜：起渗析作用的薄膜，对溶质具有选择性。半透膜的发展：动物的膀胱膜、肠膜、羊皮纸；离子交换膜：阳离子交换膜、阴离子交换膜2、扩散渗析的原理利用离子交换膜的选择透过性，以浓度差为推动力来实现酸与盐或者碱与酸的分离。扩散渗析回收酸原理示意图(1)—原液室；(2)—回收液室；A—阴离子交换膜残液/渗析液H2O回收液/扩散液废酸液A（2）（1）H+H+SO42-H+H+SO42-Fe2+SO42-扩散渗析法回收酸的原理3、优缺点：优点：能耗小，设备结构简单，操作方便，不需要对膜进行酸碱再生，分离过程中不需要加入其它化学药剂。缺点渗析速度慢，分离效率低。4、应

3、用：在生物医学上的应用最为广泛，主要的用途是血液渗析法（又称为人工肾），此外还有人工肺。在工业方面的应用从钢铁工业酸洗废液中回收硫酸及在其它废酸液中回收硝酸等；从化工厂人造丝浆压液中回收NaOH二、电渗析（electrodialysis，简称ED）1．电渗析的基本原理电渗析是在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性(即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的一种膜过程。正极阴离子交换膜负极+固定离子Cl-Na+-电渗析分离原理示意图82．离子交

4、换膜离子交换膜具有与离子交换树脂相同的组成，含有活性基团和能使离子透过的细孔。常用的离子交换膜按其选择透过性可分为阳膜、阴膜、复合膜等。阳膜(cationexchangemembrane)含有阳离子交换基团，在水中交换基团发生离解，使膜上带有负电，能排斥水中的阴离子，吸引水中的阳离子并使其通过。阴膜(anionexchangemembrane)含有阴离子交换基团，在水中离解出阴离子，使膜上带正电，吸引阴离子并使其通过。复合膜复合膜由一面阳膜和一面阴膜其间夹一层极薄的网布做成，具有方向性的电阻。当阳膜面朝向阴极，阴膜面朝向阳极时，正、负离子都不能透过膜，显示出很高的电阻。当膜的朝

5、向与上述相反时，膜电阻降低，膜两侧相应的离子进入膜中。离子交换膜和离子交换树脂的区别：作用机理使用方法树脂离子间交换RSO3－H+选择互换作用Na+H+解吸后须再生，并恢复成原来的离子型式，才能继续使用。膜选择透过作用，RSO3－Na+膜上反离子是H2O什么，无关紧Na+Na+要，主要是骨Cl－架的电荷作用。可连续使用，∵是透过，不是交换。电渗析应用工业上多用于海水、苦咸水淡化、废水处理生物分离中可用于氨基酸和有机酸等小分子的脱盐和分离纯化。三、反渗透（RO）ReverseOsmosis利用反渗透膜选择性的只能通过溶剂（通常是水）而截留离子物质性质，以膜两侧静压差为推动力，克

6、服渗透压，使溶剂通过反渗透膜实现对液体混合物进行分离的过程。操作压差一般为1.5～10.5MPa，截留组分为小分子物质。反渗透孔径很小，对分子量>300的电解质、非电解质都可有效的除去，其中分子量在100～300之间的去除率为90％以上。还可去除滤液中的离子范围和分子量很小的有机物，如细菌、病毒等。已广泛用于海水或苦咸水淡化、电子、医药用纯水、饮用蒸馏水、太空水的生产，还应用于生物、医学工程。特点常温条件下，可以对溶质和水进行分离或浓缩，因而能耗低；杂质去除范围广，可去除无机盐和各类有机物杂质；较高的水回用率；分离装置简单，容易操作和维修。应用范围海水和苦咸水脱盐制饮用水；太

7、空水、纯净水、蒸馏水、医药、化学工业中所需的超纯水等制备；用于造纸、电镀、印染等行业用水及重金属废水处理。用于浓缩过程，不会破坏生物活性，不会改变风味、香味。包括：食品工业中果汁、糖、咖啡的浓缩；电镀和印染工业中废水的浓缩；奶品工业中牛奶的浓缩。2、反渗透的原理渗透和反渗透原理示意图半透膜开始时两边液面相同由于浓度差存在，半透膜又不允许溶质通过，所以水透过膜，使浓水一边液面升高，产生渗透压在浓水边加压，当压力超过渗透压时，则水透过半透膜，即反渗透，实现净化过程。一种只能透过溶剂而不能透过溶质